传统的汽油车为了满足车上电器的用电需求,只能通过发动机带动发电机,实现从汽油到电力的能源转换,为车上的车灯、车窗、音响乃至助力系统提供电力。同时,汽油车还都有一个电力驱动的启动马达,来保证发动机熄火后依旧可以重新运转。因此,无论是供电器的电量还是启动马达的用电,都会被暂时存储在一个小电瓶中。而到了电动车时代,随便一台电动汽车都配备了几十度容量的大电池,车上的电器也都由大电池来供电。理论上来说,电动车已经完全不需要12V的小电瓶了。可事实上,即使拥有几十甚至上百度电池的纯电动车,车内却依然藏着12V的小电瓶,这又是为什么呢?
首先大家肯定好奇,为啥汽车的电瓶为啥是12V,而不是8V、18V或者20V,这就不得不提汽车电池的种类--铅酸电池。相比起现在大家熟悉的锂电池来说,铅酸电池不仅成本低廉,技术也非常成熟,并且还特别的安全,也不怎么受环境温度的影响,更关键的是它还支持大电流的放电,足以带动启动机这种需要瞬间很大功率的“电器”。
至于为啥是12V,则是因为铅酸电池的正负极分别是二氧化铅和铅,在硫酸溶液中,二者的电动势差刚好是2V多一点的水平。而目前主流的铅酸电瓶都采用6组电池串联的设计,总电压也就是12V了。当然对于用电量更大的卡车来说,则是通过12组串联的方式将电压提高到24V。
现在的新能源车依旧保留12V小电瓶的原因,本质上就是供应链的问题。由于燃油车已经发展了几十、上百年,12V的汽车电瓶已经非常成熟,所以几乎车上所有用电的设备都是走12V电压工作的,包括但不限于车窗、中控锁、车机、扬声器、刹车助力等一系列电器设备。电动车作为后来者,为了降低研发和供应链成本,采用现成的12V电子设备自然是最简单有效的方式。毕竟要将整车的电器全部重新设计电压,这个成本实在是太高,而且不同车企难以统一,供应商的压力也会很大。
不过熟悉电路的朋友应该知道,动辄400V、800V的动力电池实际上是可以通过DC-DC(直流转直流)降压模块,将这些高压电降到12V,给车上的电子电器元件工作的。所以这时候又回到了开头的问题,为什么要有电池呢?事实上,小电池的本质还是在驻车后,整车断电时使用的。相比起12V的铅酸电池来说,本身能量密度很高的锂电池稳定性自然是要略逊一筹的,在车内无人的情况下,无法第一时间处置因为电池失控所导致的危险。并且更关键的是,动辄400V以上的电压万一出现漏电,在面对人体时也太过危险,基本就可以直接开席了。
正是因为如此,拥有大电池的新能源车,也必须使用小电瓶来满足车辆上部分电器系统的电力支持。而12V小电瓶内部的电量则是通过上文提到的DC-DC降压模块,在车辆启动时将大电池内部的电量“充”,或者说转移到12V的小电池里面。另外,在给新能源车充电时,DC-DC降压模块也会利用外界能源补充12V小电瓶的电量。
另外小电瓶还有一个很重要的功能,便是在发生事故时保证车辆的各种电子系统依旧可以正常工作。无论是磷酸铁锂电池还是三元锂电池,在发生大碰撞后都会有一定几率因为变形出现热失控。为了杜绝这种情况发生,在车辆检测到碰撞后,都会迅速给大电池断电。此时像是车门解锁、双闪、自动呼叫救援便都由小电瓶供电,这一点有点类似于消防通道中插电不亮,断电亮的应急灯一样,起到备份作用。虽然根据上面的文章内容,让我们知道新能源车在下挂大电池的情况下,依然需要小电瓶为车内进行供电,但目前也并非所有的新能源车都使用12V的铅酸小电瓶。其中,一直特立独行的特斯拉小电瓶的电压,就与一般车型有区别,它采用了16V的锂电池作为整车的小电瓶。不过虽然电压不一样,但它的功能还是与12V小电瓶无异的。至于如何确定自己的特斯拉到底是不是16V锂电池,只需要确定中控屏处理器即可,只要是AMD的版本就已经换装了16V锂电池。
除了特斯拉外,新能源出货量超大的比亚迪也开始针对12V小电瓶进行改动。不过它并没有像特斯拉那样重新设置一个新的电压标准,而是使用自家的磷酸铁锂电池来替换掉原本的铅酸电池。通过磷酸铁锂电池单块差不多3.2V电压计算,比亚迪的小电瓶应该刚好运转在12.6V左右,是非常贴近铅酸电池电压的。
新能源车虽然至今都没有抛弃掉12V小电瓶,不过随着时代的进步,它的作用确实也在逐步减少。比如现在不少新能源车的专属功能--哨兵模式,其实就已经开始脱离小电瓶了。作为车载摄像头,理论上来说它需要在12V的电压上工作,也就是小电瓶的职责。然而,开过车的朋友都知道,小电瓶所储存的电量不仅宝贵,同时也并不充裕。那么24小时不停监控,是很有可能将小电瓶“榨干”的,到时候就是一笔昂贵的救援费用了。
正因如此,在当今的新能源车上,类似于哨兵模式这种功能,通常都是由动力电池,也就是大电池降压来驱动工作的。所以才会出现开启哨兵模式后,第二天上车电量会降低的情况。至于为何不走小电瓶,主要是因为所有电池都是不能边充电的同时进行放电的!
虽然近几年新能源车的快速发展带动了整个汽车行业的高速前行,然而作为一个已经诞生了100多年的成熟工业品,汽车并不会因为能源形式的变化就彻底推翻过去的一切。
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